高固含量涂料的设计思路

2015-07-29

高 固含量涂料是在传统溶剂型涂料基础上发展起来的,不仅可以大大降低涂料体系的挥发性有机化合物(VOC)含量和固化能耗,而且由于采用分子设计原理,结合 新的合成和交联技术,能有效控制涂膜聚合物的组成和结构,使许多品种的性能都优于低固含量溶剂型涂料,成为发展最快的涂料品种之一。高固含量丙烯酸涂料颜 色浅、具有优异的保光、保色和耐候性,施工方便,可以有多种固化方式,成为汽车涂料的重要品种

高固含量涂料是指在施工黏度下,其固含量一般在70%(质量)以上,不仅要求所设计的丙烯酸多元醇保持和超过传统中固含量涂料的物理化学性能,而且要保证涂料体系在施工和固化过程中所释放的VOC含量符合法规要求。

为了降低高固含量涂料的施工黏度,采用较低分子量及较窄分子量分布的齐聚物,同时要达到优异的涂膜性能,必须在分子链上引入适当的官能团,因无官能团和含单官能团聚合物分子会降低涂膜的交联密度,影响涂膜硬度和耐溶剂性能。利用增大官能单体的浓度可提高齐聚物的官能度,降低无官能团或单官能团聚合物的含量。

丙烯酸树脂羟基的高反应活性,可使树脂在常温或低温下快速交联,这对开发耐化学品和力学性能好的丙烯酸聚氨酯涂料至关重要,羟基通常来源于(甲基)丙烯酸羟烷基酯,选用(甲基)丙烯酸羟乙酯,是因羟乙酯的伯羟基反应活性高于羟丙酯的仲羟基。高固含量丙烯酸齐聚物成膜时比中低固含量涂料需要更多的交联剂,对于烘漆选用多种官能度的氨基树脂混合交联剂,优选氨基树脂的官能度和配比来协调涂膜交联密度和力学性能。

贮存温度下基团之间的反应速率影响贮存稳定性,而浓度影响相同官能团的反应速率,在相同的反应体系中,高固体含量涂料的官能团浓度是普通涂料的几倍,因此高固体含量涂料的贮存稳定性和活化期比普通涂料会带来更严重的问题。

可采用几种方法解决稳定性或活化期问题,如紫外光(UV)和电子束(EB)固化体系因引发交联反应是靠光线而不是热量,能较好地解决活化期和固化工艺之间的关系。微胶囊体系、氧引发体系和潮固化体系都可解决稳定性和活化期问题。对双组分丙烯酸聚氨酯体系,溶剂的作用可延长活化期,因强氢键溶剂可减缓异氰酸酯(NCO)基与羟基的反应速率。也可采用封闭反应物或封闭催化体系解决贮存稳定性(或活化期)问题。

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